近日，安徽农业大学蔡荟梅教授团队在Journal of Hazardous Materials上发表了题为“Alleviation of fluoride-induced colitis by tea polysaccharides: Insights into the role of Limosilactobacillus vaginalis and butyric acid”的研究论文。本研究揭示了茶多糖缓解因过量摄入氟化物引起的结肠炎的潜力，确定了阴道粘液乳杆菌（Limosilactobacillus vaginalis）在茶多糖（TPS）预防氟化物诱导结肠炎中发挥了关键作用，并强调了TPS以及关键肠道微生物L. vaginalis和代谢产物丁酸在缓解过量摄入氟化物引起的结肠炎中的潜在应用，展示出潜在的转化价值。
地方性氟中毒作为一个公共卫生问题受到越来越多的关注，并且有研究表明随着氟化物摄入量的增加，结肠炎的风险也在不断上升。本研究通过实验探究TPS缓解氟化物诱导结肠炎的潜在机制。结果表明过量氟化物显著改变大鼠肠道菌群并诱导大鼠结肠炎。TPS的干预可以显著缓解这些症状，通过抗生素干预和粪菌群移植实验（FMT）研究确认了TPS通过调节肠道微生物群来发挥作用。TPS能够调节肠道菌群结构，增加肠道菌群中L.vaginalis的相对丰度，并促进结肠组织中短链脂肪酸（SCFAs）受体的表达。此外，L. vaginalis可以显著促进大鼠结肠吸收丁酸并上调SCFAs受体的表达，随后的丁酸干预实验确认了丁酸在缓解氟化物诱导的结肠炎上的潜在作用。因此这些发现表明TPS可以通过增加L.vaginalis的增殖和丁酸吸收从而缓解氟化物诱导结肠炎的潜在机制，为氟化物诱导的结肠炎提供了一种潜在的预防策略。
地方性氟中毒（Endemic Fluorosis）是一种由于特定地区环境中氟元素含量过高，导致当地居民长期摄入过量氟化物，从而引发的全身性慢性疾病。该病主要通过饮水、食物和空气等途径摄入过量氟而发生。以前的研究主要集中在氟化物对牙齿和骨骼的影响上，但最近有研究表明氟化物水平升高与胃肠道疾病的发病率之间可能存在潜在的相关性。然而，氟化物诱发结肠炎的确切机制仍然未知。胃肠道拥有一个由数万亿个微生物组成的庞大微生物生态系统。肠道菌群失调与结肠炎之间存在直接的因果关系，但大多数研究却忽略了肠道微生物在氟化物诱导的结肠炎中的作用。在不同类型的地方性氟中毒中，饮茶型氟中毒的症状往往比饮水型氟中毒轻。砖茶中丰富的TPS被认为是减轻砖茶导致的氟中毒的关键活性成分之一。我们前期研究发现TPS对肠道微生物群有调节作用，可能有助于减轻代谢综合征。在体外TPS能够调节结肠炎病人（IBD）肠道微生物的组成和结构，此外，肠道微生物代谢TPS生成的SCFAs有显著的抗炎活性。因此，TPS通过重塑肠道微生物群，有望成为治疗氟诱导结肠炎的新策略。
在饮用水中加入氟化物以建立结肠炎动物模型（图1A），结果表明氟化物显著诱发了结肠炎，表现为体重减轻（图1B）、结肠组织学评分增加（图1D-G）和肠道屏障功能降低（图1I）。经过TPS干预后，结肠的组织学损伤明显减轻（图1D），并且氟暴露大鼠结肠组织中的IL-1β、IL-6和TNF-ɑ三种炎症因子的水平显著降低（图1H）。这些结果表明，TPS可以有效缓解氟化物诱导的大鼠结肠炎。
利用抗生素消耗大鼠的肠道菌群从而研究氟化物诱导的结肠炎与肠道微生物群之间的潜在关系（图2A）。与NaF暴露组相比，抗生素干预组大鼠的体重并没有显著差异（图2B），但结肠长度显著变长（图2C和E），结肠组织学评分显著降低（图2D）。与对照组相比，暴露于NaF的大鼠表现出减少的杯状细胞和广泛的炎症浸润，而抗生素治疗的大鼠则显示出组织学损伤的显著缓解（图2F和G）。此外，抗生素干预显著降低了氟暴露大鼠结肠组织中IL-6的水平（图2H），并缓解了氟暴露大鼠结肠组织中Occludin和Mucin-2表达水平的降低（图2I）。这些结果表明，抗生素消除肠道微生物后，NaF诱导的大鼠结肠炎被阻断，证明了肠道微生物在氟化物诱导的结肠炎发展中的关键作用。
肠道微生物在结肠炎中起着至关重要的作用，而饮食的组成会影响肠道微生物的结构。氟化物干预增加了厚壁菌门（Firmicutes）的相对丰度，同时降低了拟杆菌门（Bacteroidetes）的相对丰度，导致Firmicutes与Bacteroidetes的比率显著升高。相比之下，TPS显著降低了Firmicutes 的相对丰度和Firmicutes与Bacteroidetes的比率。这表明肠道微生物群的调节可能是TPS缓解大鼠氟化物诱导的结肠炎的潜在机制。
使用接受抗生素干预的伪无菌大鼠进行了粪便微生物移植（FMT）实验（图3A）。与接受NaF组FMT的大鼠相比，接受NaF+TPS组FMT的大鼠表现出更高的体重（图3B和C）。然而，结肠长度没有显著变化（图3D和E）。这表明，具有NaF+TPS组微生物群的FMT显著改善了大鼠的结肠组织病理学损伤，并减少炎症细胞浸润、增加杯状细胞和粘膜层的完整性（图3F-H）。此外，FMT显著降低了结肠组织中炎症细胞因子（IL-1β、IL-6、TNF-ɑ）的表达，并增强了肠屏障相关蛋白（Zo-1、Occludin、Mucin-2）的mRNA水平表达（图3I和J）。FMT实验的结果进一步证明了TPS通过调节肠道微生物来缓解氟化物暴露大鼠结肠炎的假设。
随后分析了供体组和FMT组的肠道微生物群（图4A和B）。结果显示，TPS和TPS的FMT均显著降低了Firmicutes与Bacteroidetes的比例（图4C-E）。在属水平上TPS显著降低了乳酸菌（Lactobacillus）的相对丰度，而TPS组的FMT组Lactobacillus的相对丰度显著增加（图4F）。在种水平的进一步分析表明，L. vaginalis很可能是预防氟化物诱导结肠炎的关键微生物物（图4H）。
SCFAs是膳食纤维经细菌发酵产生的主要代谢产物，与结肠稳态和结肠炎的发生密切相关。TPS干预和TPS衍生的FMT均显著降低了氟化物暴露大鼠粪便中丙酸、丁酸和戊酸的水平（图S4A-D）。SCFAs可以激活调节肠道炎症的细胞表面G蛋白偶联受体（GPCR），例如Gpr41、Gpr43和Gpr109A。结果表明，来自TPS组的肠道微生物增加了这些受体的表达（图S4E），这表明SCFAs可能在TPS预防结肠炎方面发挥重要作用。
为了探究L. vaginalis是否为TPS缓解结肠炎的关键微生物（图5A），我们通过培养L. vaginalis并通过灌胃方式干预氟暴露大鼠。结果显示，L. vaginalis干预显著改善了大鼠的结肠组织病理学损伤（图5F-H），显著降低了结肠组织中炎症因子的表达（图5J），并促进了结肠组织中Occludin和Mucin-2的表达水平（图5K）。因此，L. vaginalis可以显著减轻氟化物诱导的结肠炎，因此L. vaginalis可能是TPS缓解氟暴露所致结肠炎的关键肠道微生物。
与TPS干预的结果类似，L. vaginalis同样降低了大鼠粪便中的丁酸含量（图6A），并促进了结肠组织中Gpr41和Gpr43受体的表达（图6D）。为了进一步探究丁酸的变化，我们测定了大鼠结肠组织和血清中的丁酸水平，发现L. vaginalis确实增加了氟暴露大鼠结肠组织和血清中的丁酸水平（图6B-C）。这些发现表明，L. vaginalis可以通过增加丁酸的吸收和激活特定的GPCR来减少氟化物诱导的结肠炎。最后，通过丁酸干预实验（图7A）发现丁酸在体重、结肠长度、组织病理学评分及组织病理学等方面表现出显著的缓解功效（图7B-H），进一步证明丁酸在缓解氟化物诱导的结肠炎方面的作用。此外，丁酸同样降低了结肠组织中炎症因子的表达（图7J），并促进了屏障相关基因的表达水平（图7K）。
过量摄入氟化物会诱发结肠炎，而结肠炎的发生与肠道微生物群密切相关。本文研究结果发现TPS可以作为调节肠道微生物的潜在益生元，预防氟化物诱导的结肠炎。此外，L. vaginalis被确定为TPS缓解氟化物诱导结肠炎的关键肠道微生物。TPS和L. vaginalis都能增加结肠组织对丁酸的吸收，并上调结肠组织中Gpr41和Gpr43的表达。因此，TPS可能是通过增加L. vaginalis的丰度并促进结肠组织对丁酸的吸收从而缓解氟化物诱导的结肠炎。结果表明TPS、L. vaginalis和代谢物丁酸有望成为预防和治疗氟化物诱导结肠炎的新策略。
